Bombas de calor
As bombas de calor são uma alternativa viável aos tradicionais geradores de calor e caldeiras. O princípio de funcionamento deste sistema de economia de energia lembra um pouco um ar condicionado, que transfere o calor da sala para a rua.
A bomba de calor transfere o calor do solo para a sala aquecida e move o frio de volta.
Durante o funcionamento de uma bomba de calor, a energia não é gasta na geração de calor, mas apenas no seu movimento.
O esquema da bomba de calor. Clique para ampliar.
A funcionalidade deste sistema permite obter aproximadamente 4,5 kW de energia térmica, gastando apenas 1 kW de energia elétrica no seu transporte.
As bombas de calor são altamente eficientes, confiáveis e econômicas. O aquecimento alternativo do tipo descrito tem apenas uma desvantagem significativa - a decisão de instalá-lo deve ser tomada apenas no ciclo de construção zero.
Esta exigência é ditada pelo grande volume de terraplenagem.
Coletores solares
Apesar do fato de que aquecer uma casa de campo com painéis solares seja quase impossível em um clima severo, é impossível não considerar esse tipo de fonte alternativa de energia e calor.
A maior eficiência pode ser alcançada apenas com radiação solar intensa - somente neste caso a temperatura nos quartos será o mais confortável possível.
Variedades
Os sistemas solares para aquecer o refrigerante (no nosso caso, esta é uma solução de água-glicol) podem ser divididos condicionalmente em passivos e ativos.
Os primeiros são combinados em um chamado "aquecedor de água", localizado no telhado. O tanque de refrigerante está localizado acima da marca do coletor e a água fria é fornecida ao tanque por baixo.
Esquema de funcionamento de um coletor solar plano. Clique para ampliar.
Estes últimos têm uma diferença construtiva dos sistemas de aquecimento solar passivo: os próprios coletores solares são colocados no telhado da casa e o reservatório para o refrigerante fica na casa.
O transportador de calor - água, circula no sistema de aquecimento usando uma bomba.
Na maioria das vezes, os coletores solares são usados para necessidades domésticas - aquecimento de água em tanques de armazenamento.
Mas neste caso, no inverno, você terá que drenar toda a água do tanque para evitar o congelamento.
Existem dois tipos diferentes de coletores solares: planos e vácuo (tubo).
Um coletor de placa plana é um absorvedor solar com vidraça na parte superior, possuindo uma camada de isolamento térmico laminado no interior.
Esquema do trabalho do coletor de tubos. Clique para ampliar.
O absorvedor é uma folha plana de metal conectada a um sistema de tubulação.
Ele "recolhe" o calor solar, transferindo-o para o refrigerante. O vidro não deve refletir o brilho - para obter o efeito máximo da energia da luz.
O coletor de tubos difere do plano apenas na presença de tubos de vidro a vácuo montados em um pacote.
Um absorvedor feito de uma chapa de aço é inserido em cada tubo - ele pode ser girado para dentro para uniformizar os raios do sol.
Os coletores solares tubulares são mais caros de instalar e manter, mas dão um efeito maior do que os planos devido a uma retenção mais longa do calor solar.
Ambos e outros tipos de sistemas de aquecimento são montados no telhado da casa - na parte inclinada.
Recentemente, os fabricantes têm oferecido os chamados telhados "solares", nos quais os painéis solares já estão instalados, mas essa opção não recebeu ampla distribuição devido à violação da estanqueidade do telhado.
Bombas de calor
Neste caso, os recursos de combustível e energia podem ser pares água-água ou salmoura-água.
"Água Água"
O princípio de funcionamento desse aquecimento é o seguinte: a água retirada de um poço de terra é bombeada através de uma bomba de calor e, com sua energia térmica, fornece calor à casa. A água de retorno é descarregada no solo.
Para que este esquema funcione perfeitamente para uma casa de até 80 m2, o proprietário da casa precisará perfurar pelo menos dois poços de captação e drenagem de água, cuja profundidade é de 50 m ou mais.
"água salgada"
O esquema principal de aquecimento com uma bomba de calor com combustível "água salgada" é um pouco diferente: uma solução colocada em tubos em forma de U atua como a energia térmica do combustível.
Diagrama esquemático da bomba de calor. Clique para ampliar.
Os tubos devem ser colocados em um poço perfurado a uma profundidade de pelo menos 150 m, ou um trocador de calor deve ser disposto a partir dos tubos, que estarão localizados a uma profundidade de 5 m e abaixo. Isso será necessário para reduzir a diferença de temperatura em diferentes épocas do ano.
Tanto o número de poços quanto seu tamanho serão determinados à razão de 50 W/mp, ou seja, 50 W de energia térmica podem ser obtidos de cada metro linear de um poço. No caso de instalar um trocador de calor, o cálculo é um pouco diferente - 40 W / m2 da área do trocador de calor, levando em consideração a distância anular de até 800 mm.
O líder em termos de investimento para aquecimento de uma casa particular com bomba de calor tem um período de retorno mais longo, mas o custo de operação e manutenção do equipamento será mínimo em comparação com outros tipos de sistemas de aquecimento.
óleos usados
Outra variedade pode ser chamada de fontes alternativas de energia como óleos usados.
E, embora esse tipo de combustível e recurso energético não seja renovável e seja frequentemente descartado - coletado, armazenado, transportado, processado - muitos fabricantes de caldeiras de aquecimento doméstico usam óleos usados como combustível (na produção de caldeiras multicombustíveis).
Por que óleos? Porque seu teor calórico excede o teor calórico de outros tipos de combustível - óleo diesel, carvão, madeira. Desvantagens: a necessidade de uma capacidade de armazenamento especial para armazenar estoque de reserva; combustível alternativo deve ser de boa qualidade.
Benefícios de usar bombas de calor
Salvando. Se você comparar o custo do aquecimento com uma bomba de calor com o custo do equipamento a gás, obterá uma quantia impressionante com uma diferença a favor das bombas. E tudo porque as fontes alternativas no sistema de aquecimento são a energia térmica da água e da terra.
Trabalho seguro. Em relação ao risco de explosão e incêndio de equipamentos de aquecimento a gás, uma bomba de calor elétrica para aquecimento doméstico é um dispositivo completamente inofensivo! Isso também inclui a facilidade de uso do equipamento.
Versatilidade de aplicação. A bomba de calor pode funcionar tanto para aquecimento como para arrefecimento (algo semelhante ao funcionamento de sistemas split nos modos “calor-frio”).
Automação total do trabalho. Ao contrário das caldeiras de combustível sólido, as bombas de calor não requerem carregamento constante de combustível, além disso, não precisam de monitoramento, inspeção e limpeza constantes.
E a bomba de calor não precisa ser conectada ao gasoduto principal - é o aquecimento independente de uma casa de campo, fornecido por uma conexão simples à rede de alimentação.
Bombas de calor
A alternativa de aquecimento mais versátil para uma casa particular é a instalação de bombas de calor. Eles funcionam de acordo com o conhecido princípio de uma geladeira, pegando calor de um corpo mais frio e o liberando no sistema de aquecimento.
Consiste em um esquema aparentemente complexo de três dispositivos: um evaporador, um trocador de calor e um compressor.Existem muitas opções para a implementação de bombas de calor, mas as mais populares são:
A opção de implementação mais barata é ar-ar. De fato, assemelha-se a um sistema split clássico, no entanto, a eletricidade é gasta apenas no bombeamento de calor da rua para a casa, e não no aquecimento das massas de ar. Isso ajuda a economizar dinheiro, enquanto aquece perfeitamente a casa ao longo do ano.
A eficiência dos sistemas é muito alta. Para 1 kW de eletricidade, você pode obter até 6-7 kW de calor. Os inversores modernos funcionam muito bem mesmo em temperaturas de -25 graus e abaixo.
"Ar-água" é uma das implementações mais comuns de uma bomba de calor, na qual uma bobina de grande área instalada em uma área aberta desempenha o papel de um trocador de calor. Além disso, pode ser soprado por um ventilador, forçando a água no interior a esfriar.
Tais instalações são caracterizadas por custo mais democrático e instalação simples. Mas eles são capazes de trabalhar com alta eficiência apenas em temperaturas de +7 a +15 graus. Quando a barra cai para uma marca negativa, a eficiência cai.
A implementação mais versátil de uma bomba de calor é terra-água. Não depende da zona climática, pois está em toda parte uma camada de solo que não congela ao longo do ano.
Neste esquema, os tubos são imersos no solo a uma profundidade onde a temperatura é mantida no nível de 7 a 10 graus ao longo do ano. Os coletores podem ser localizados verticalmente e horizontalmente. No primeiro caso, vários poços muito profundos terão que ser perfurados, no segundo, uma bobina será colocada em uma determinada profundidade.
A desvantagem é óbvia. trabalhos de instalação complexos que exigirão altos investimentos financeiros. Antes de decidir sobre tal passo, você deve calcular os benefícios econômicos. Em áreas com invernos curtos e quentes, vale a pena considerar outras opções de aquecimento alternativo de casas particulares. Outra limitação é a necessidade de uma grande área livre - até várias dezenas de metros quadrados. m.
A implementação de uma bomba de calor água-água praticamente não é diferente da anterior, no entanto, os tubos coletores são colocados em águas subterrâneas que não congelam ao longo do ano ou em um reservatório próximo. É mais barato devido às seguintes vantagens:
- Profundidade máxima de perfuração do poço - 15 m
- Você pode sobreviver com 1-2 bombas submersíveis
Caldeiras de biocombustível
Se não houver desejo e oportunidade de equipar um sistema complexo composto por tubos no solo, módulos solares no telhado, você pode substituir a caldeira clássica por um modelo que funciona com biocombustível. Eles precisam:
Recomenda-se que tais instalações sejam instaladas em conjunto com as fontes alternativas consideradas anteriormente. Em situações em que um dos aquecedores não funcione, será possível utilizar o segundo.
Ao decidir sobre a instalação e posterior operação de fontes alternativas de energia térmica, é necessário responder à pergunta: em quanto tempo elas serão recompensadas? Sem dúvida, os sistemas considerados apresentam vantagens, entre as quais:
- O custo da energia produzida é menor do que quando se utiliza fontes tradicionais
- Alta eficiência
No entanto, deve-se estar atento aos altos custos iniciais do material, que podem chegar a dezenas de milhares de dólares. A instalação de tais instalações não pode ser chamada de simples, portanto, o trabalho é confiado exclusivamente a uma equipe de profissionais capazes de garantir o resultado.
A demanda está adquirindo alternativas de aquecimento para uma casa particular, que se torna mais lucrativa em um cenário de aumento dos preços das fontes tradicionais de energia térmica. No entanto, antes de começar a reequipar o sistema de aquecimento atual, é necessário calcular tudo considerando cada uma das opções propostas.
Também não é recomendado abandonar a caldeira tradicional.Deve ser deixado e em determinadas situações, quando o aquecimento alternativo não cumpre as suas funções, continuará a ser possível aquecer a sua casa e não congelar.
Radiadores e tubos de aquecimento
Além das modernas caldeiras de aquecimento, tubos e radiadores não são componentes menos importantes. Eles são necessários para a transferência eficiente de energia térmica para o ar na sala. Durante o projeto do sistema, é necessário resolver dois problemas - reduzir as perdas de calor durante o transporte do refrigerante através de tubos e melhorar a transferência de calor das baterias.
Qualquer radiador de aquecimento moderno não deve apenas ter um bom desempenho de transferência de calor, mas também um design conveniente para reparo e manutenção. O mesmo se aplica às tubulações. Sua instalação não deve causar dificuldades. Idealmente, a instalação pode ser realizada pelo próprio dono da casa sem o uso de equipamentos caros.
Radiadores de aquecimento modernos
Projeto de radiadores de aquecimento
Para aumentar a transferência de calor, o alumínio está sendo cada vez mais utilizado como o principal material para a fabricação de baterias. Tem boa condutividade térmica, e a tecnologia de fundição ou soldagem pode ser usada para obter a forma desejada.
Mas tenha em mente que o alumínio é muito sensível à água. Os modernos radiadores de aquecimento de ferro fundido não têm essa desvantagem, embora tenham uma intensidade de energia menor. Para resolver este problema, foi desenvolvido um novo projeto de bateria, em que os canais de água são feitos de tubos de aço ou cobre.
Estes tubos de aquecimento modernos praticamente não corroem, tendo dimensões e espessuras de parede mínimas. Este último é necessário para a transferência térmica eficiente de energia da água quente para o alumínio. Os radiadores de aquecimento modernos têm várias vantagens, que são as seguintes:
- Longa vida útil - até 40 anos. No entanto, depende das condições de trabalho e limpeza oportuna do sistema;
- Escolha do método de conexão – superior, inferior ou lateral;
- O pacote pode incluir um guindaste Mayevsky e um termostato.
Na maioria dos casos, os modelos modernos de radiadores de aquecimento de ferro fundido são projetados. Possuem formas clássicas, algumas delas são feitas na versão de piso com elementos artísticos de forjamento.
A eficiência de um radiador de aquecimento depende do método correto de instalação e conexão. Isso deve ser levado em consideração ao instalar o sistema.
Tubos de aquecimento modernos
Tubos de polímero para aquecimento
A escolha de tubos de aquecimento modernos depende em grande parte do material de sua fabricação. Atualmente, as linhas de polímero feitas de polipropileno ou polietileno reticulado são as mais usadas. Eles têm uma camada de reforço adicional de folha de alumínio ou fibra de vidro.
No entanto, eles têm uma desvantagem significativa - um limite de exposição à temperatura relativamente baixo de até +90°C. Isso acarreta uma grande expansão térmica e, como resultado, danos à tubulação. Produtos de outros materiais podem servir como alternativa aos tubos de polímero:
- Cobre. Do ponto de vista da funcionalidade, as tubulações de cobre atendem a todos os requisitos de um sistema de aquecimento. Eles são fáceis de instalar, praticamente não mudam de forma, mesmo em temperaturas extremamente altas do refrigerante. Mesmo quando a água congela, as paredes das linhas de cobre se expandem sem danos. A desvantagem é o alto custo;
- Aço inoxidável. Não enferruja, sua superfície interna possui um coeficiente de rugosidade mínimo. As desvantagens incluem o custo e a instalação trabalhosa.
Como escolher a configuração ideal do aquecimento moderno? Para fazer isso, é necessário usar uma abordagem integrada - para fazer o cálculo correto do sistema e, de acordo com os dados obtidos, selecionar a caldeira, tubos e radiadores com as características de desempenho adequadas.
O vídeo mostra um exemplo de aquecimento doméstico moderno usando um sistema de piso quente:
Bombas de calor terra-água
Estes dispositivos são as fontes alternativas mais versáteis de aquecimento para residências suburbanas em função da zona climática.
O princípio de sua operação baseia-se no fato de que, mesmo a uma profundidade de várias dezenas de metros em áreas de permafrost, a temperatura do solo excede zero graus.
Os trocadores de calor projetados para extrair calor do solo são sondas imersas em poços especiais. É necessário colocar rodovias, cujo comprimento excede mais de uma dúzia de metros e, além do alto preço da bomba, o custo de sua instalação é bastante grande. Portanto, perfurar um poço custa cerca de vários milhares de rublos por metro linear e você precisa de mais de um poço. Além disso, ainda é necessário instalar uma bomba e mergulhar as sondas no poço.
Vai custar um pouco menos instalar uma bomba de água subterrânea com um coletor localizado horizontalmente. Os trocadores de calor são imersos em trincheiras abaixo do nível de congelamento. A desvantagem desse aquecimento é a grande área necessária para instalar a bomba de calor. O calor resultante é gasto no aquecimento de água para as necessidades domésticas e na transferência de energia térmica para dispositivos de aquecimento.
Fontes naturais renováveis de energia térmica
No entanto, existem tais sistemas e fontes de calor, cujos custos operacionais são significativamente menores do que em todos os casos descritos acima, incluindo aquecimento a gás. Estamos falando de fontes naturais renováveis de energia térmica:
- Energia eólica.
- O calor da terra.
- energia solar.
Energia eólica
As turbinas eólicas destinadas ao uso individual são utilizadas principalmente para a produção de energia elétrica para resolver os problemas de abastecimento de energia em casa.
O princípio de funcionamento destas instalações baseia-se no processo de rotação das rodas com o auxílio da força do vento, seguido da geração de energia elétrica.
O esquema de aquecimento da energia eólica. Clique para ampliar.
A eficiência do uso de turbinas eólicas aumenta significativamente com o uso adicional de fontes de alimentação ininterruptas, baterias de hélio ou painéis fotovoltaicos adicionais.
A principal desvantagem das turbinas eólicas é que o uso da energia eólica em plena capacidade em nossas condições climáticas é possível apenas 70 a 110 dias por ano.
O calor da terra
O aquecimento alternativo em uma casa particular pode ser feito na forma de uma bomba de calor que coleta a energia térmica do solo de baixa temperatura, aumenta seu potencial térmico e a transporta para o sistema de fornecimento de calor da casa.
As bombas de calor são seguras do ponto de vista ambiental, econômicas, capazes de utilizar praticamente qualquer tipo de calor de baixa temperatura.
O esquema de aquecimento da casa com a energia da terra. Clique para ampliar.
As desvantagens desta variante do arranjo dos sistemas de fornecimento de calor (aquecimento, fornecimento de água quente, ar condicionado) incluem a relativa complexidade de instalação e instalação, que deve ser feita ao instalar um ciclo zero devido à grande quantidade de escavação.
energia solar
O uso da energia solar é uma das áreas mais promissoras, inclusive em climas temperados. O princípio de funcionamento de tais sistemas é bastante simples.
O princípio de funcionamento dos painéis solares. Clique para ampliar.
A energia solar entra no coletor solar, onde é convertida em energia térmica. O refrigerante garante a transferência de energia térmica em sistemas de aquecimento, sistemas de abastecimento de água quente ou uma bateria, de onde é produzido o seu consumo final.
A principal vantagem do aquecimento solar é uma fonte de energia renovável quase “gratuita” durante todo o ano.
Entre as deficiências, destacam-se os custos iniciais de instalação do sistema e a inconveniência de utilizá-lo em um edifício residencial particular como principal fonte de calor.
Posfácio
Neste artigo, examinamos brevemente o aquecimento de um edifício residencial privado, uma alternativa ao gás. Esperamos que, depois de lê-lo, você possa escolher a fonte de aquecimento ideal para você ou dar preferência a uma combinação dos esquemas descritos acima.
Montagem e conexão do gerador eólico
O vento é a segunda fonte mais popular de energia alternativa. Turbinas eólicas caseiras permitem que você forneça calor à casa a um custo mínimo.
Primeira etapa. Selecione o tipo apropriado de estrutura e seu poder. Os iniciantes são aconselhados a optar pelas turbinas eólicas verticais mais populares. Selecione a potência individualmente. O aumento da potência do gerador eólico é realizado aumentando o tamanho do impulsor e adicionando pás adicionais.
No entanto, lembre-se de que quanto mais potente for o dispositivo, mais difícil será equilibrá-lo.A melhor opção para autoprodução é um moinho de vento com um rotor com diâmetro de cerca de 2 me 4-6 pás.
Segunda fase. Faça uma base para a turbina eólica. Uma base elementar de três pontos é suficiente. Determine a profundidade e a área da estrutura individualmente, levando em consideração as características do solo e do clima no canteiro de obras.
Instale o mastro não antes da solidificação completa da base, ou seja, em cerca de 1,5-2 semanas. Em vez de uma base, você pode usar estrias. Esta é uma opção ainda mais simples para instalar um mastro. Cave um pequeno poço com uma profundidade de cerca de 50-60 cm, instale um mastro de turbina eólica nele e fixe com segurança a estrutura com estrias comuns.
Terceira etapa. Faça as lâminas. Em casa, um barril de metal é perfeito para isso.
Você precisa dividir o recipiente em partes idênticas em uma quantidade igual ao número de lâminas selecionadas. Marque as lâminas primeiro, é importante que as lâminas sejam exatamente do mesmo tamanho. Corte as lâminas do futuro gerador eólico. Búlgaro irá ajudá-lo com isso
Na ausência de um moedor, você pode usar uma tesoura para cortar metal.
Quarta etapa. Fixe a peça de trabalho no gerador com parafusos e, em seguida, dobre as lâminas. Muitos parâmetros da operação do gerador eólico dependem de quão fortemente as pás são dobradas. Nenhuma recomendação específica pode ser feita a esse respeito. Você só pode determinar o ângulo apropriado pela experiência.
Quinta etapa. Conecte os fios elétricos ao gerador e conecte os elementos do sistema em um circuito. Fixe o gerador no mastro do moinho de vento, depois conecte os fios ao mastro e ligue o gerador e a bateria no circuito. Dê a carga com fios. Neste gerador eólico está pronto. Você pode conectá-lo ao sistema de aquecimento de água através dos mesmos tanques de armazenamento.
Se desejar, você pode montar e instalar vários moinhos de vento se um dispositivo não for suficiente para fornecer calor total à casa.
Assim, o uso de energias alternativas é uma direção muito promissora que definitivamente merece atenção. Agora você pode se sentir parte do mundo moderno e economizar significativamente no aquecimento montando uma simples instalação eólica ou solar. Siga as instruções e você ficará bem.
Variedades de sistemas de aquecimento alternativos
Uma alternativa ao aquecimento a gás é, via de regra, sistemas automatizados de fornecimento de calor que usam tecnologias modernas e os mais recentes desenvolvimentos na prática.
Esses sistemas são uma solução ideal para proprietários de casas particulares e de campo, especialmente aquelas localizadas a distância dos locais onde a rede de gasodutos é instalada.
O aquecimento alternativo pode ter as seguintes variedades:
- Diesel.
- Elétrico.
- Combustível sólido (carvão, briquete, lenha, etc.).
- Fontes naturais renováveis (energia eólica, calor da terra, energia solar, etc.).
Qual das opções acima é a mais ideal para uso em uma casa particular no campo? Para responder a esta pergunta, considere as vantagens e desvantagens de cada um deles em termos de eficiência e custo-benefício.
Uso de óleo diesel
Uma das principais vantagens da utilização de gasóleo para o aquecimento de uma habitação privada é o custo relativamente baixo de instalação de uma instalação térmica que gera energia térmica.
Quaisquer outros tipos de aquecimento, cujo princípio se baseia na combustão de combustível com a subsequente liberação de calor, exigem muito mais custos de instalação do que as caldeiras a óleo.
As principais desvantagens deste sistema incluem o alto custo de operação e a necessidade de manutenção e monitoramento regulares do sistema.
Aquecimento elétrico
O aquecimento elétrico é uma boa alternativa ao aquecimento a gás em um país ou edifício residencial privado.
Este sistema é caracterizado pela facilidade de instalação e operação, um alto nível de automação que garante uma operação confiável e de alta qualidade de todo o sistema.
O aquecimento elétrico pode ser ajustado para cada quarto individualmente. Clique para ampliar.
Além disso, os sistemas de aquecimento elétricos diferem quase no valor máximo do fator de eficiência (cerca de 100%).
A lista de inúmeras vantagens pode ser complementada pelas pequenas dimensões gerais dos sistemas de aquecimento e pela possibilidade de instalação em praticamente qualquer ambiente.
O aquecimento elétrico pode ser ajustado para cada quarto individualmente.
As desvantagens do sistema incluem o alto custo da energia elétrica, a dependência da operação estável da disponibilidade de corrente e a qualidade da rede elétrica.
Uso de combustíveis sólidos
A alternativa mais equilibrada ao aquecimento a gás são as caldeiras de combustível sólido.
Esses dispositivos combinam a disponibilidade relativamente alta de combustível sólido, baixo custo de instalação e eficiência suficientemente alta (o fator de eficiência pode chegar a 85% - 95%).
O desempenho das caldeiras de combustível sólido é garantido pelo seu "reabastecimento" periódico, que deve ser feito manualmente 3-4 vezes ao dia.
A confiabilidade estrutural dessas caldeiras também deve ser observada. As principais desvantagens de um sistema de aquecimento a combustível sólido estão associadas à necessidade de colher, secar e organizar o armazenamento de lenha (carvão, briquetes, etc.).
